基于物理模型的数据管理系统实现

论文摘要

进入二十一世纪后,随着经济的全球化,中国正在加速成为世界的“制造工厂”之一。大量的制造企业为了在激烈的市场竞争中占有一席之地,必须在保证质量的前提下,尽量缩短产品研发周期。现有的产品建模和设计方法在以下方面存在不足:1.仅仅能描述几何信息,而产品设计过程受到诸多非几何因素的制约;2.忽视了设计过程经验的利用。对于大多数制造企业来说,如何利用现有的资源尽可能地发掘对设计有用的经验信息是十分现实的问题。在研究了国内外建模理论现状后,我们提出了物理模型的概念。它与现有CAD系统的几何模型、拓扑模型,特别是装配模型结合起来,便可以描述和记录机械零、部件的几何信息、拓扑信息、装配信息以及产品的载荷等物理、力学信息。而在物理模型基础上进行合理化设计则是对产品设计理论的一个突破。本文旨在建立一个在物理模型基础上的数据管理系统,通过对合理化设计过程中的相关设计信息进行有效的组织,就能实现数据的共享,特别是设计经验的利用。课题在CAD软件Pro/Engineer平台上进行开发。通过对系统的开发和工程实例的应用,可以证明基于物理模型的合理化设计数据管理系统能有助于实现数据的集成和共享,有助于缩短产品研发周期,提高企业的市场竞争能力。 本文分六章层层展开。详细介绍了基于物理模型合理化设计数据管理系统的数据管理模型,系统体系结构,设计信息的捕获、组织,并通过工程实例介绍了设计信息的利用。第一章主要介绍了课题提出的背景,分析了现有设计理论和方法的不足,指出了它们在信息集成、利用方面存在的缺陷,明确了基于物理模型合理化设计方法的目标,指出了课题研究的关键问题——经验利用,并安排了全文的工作;第二章简要介绍了产品建模方法的发展,明确了物理模型自上而下、逐步求精的设计思想;第三章介绍了物理模型,包括物理模型的定义、体系结构、数据结构、主要功能模块,最后指出在物理模型基础上进行合理化设计的必要性;第四章介绍了合理化设计的经验管理模型,进而从更广的层面上给出了设计数据的管理模型。还介绍了对设计信息进行版本管理的方法,为后面介绍数据管理系统的实现打下基础;第五章具体介绍数据管理系统的实现。首先给出了在物理模型基础上的数据管理系统的体系结构。接着从设计信息的捕获、组织方面进行了

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题提出的背景
• 1.2 产品设计的理论和方法综述及存在的不足
• 1.2.1 模块化设计
• 1.2.2 基于特征的设计理论
• 1.2.3 基于参数设计和变量设计方法的设计
• 1.2.4 基于装配模型的设计理论
• 1.2.5 基于实例推理技术的设计理论
• 1.3 本课题的提出、关键及意义
• 1.3.1 课题的提出
• 1.3.2 课题的关键-设计经验的管理利用
• 1.3.3 课题研究的意义
• 1.4 本课题的创新点及完成的主要工作
• 第2章 产品建模方法和设计方法
• 2.1 产品建模方法
• 2.2 Top-down与 Bottom-up设计方法
• 2.3 本章小结
• 第3章 产品全生命周期的物理模型
• 3.1 装配模型的层次和装配关系
• 3.1.1 装配模型层次关系描述
• 3.1.2 装配模型装配关系描述
• 3.2 物理模型的定义
• 3.3 物理模型的体系结构
• 3.4 物理模型的数据结构
• 3.5 物理模型的主要功能模块
• 3.6 基于物理模型的产品设计流程
• 3.7 在物理模型基础上进行合理化设计的必要性和可行性
• 3.8 本章小结
• 第4章 基于物理模型合理化设计的数据管理
• 4.1 基于物理模型的设计经验管理研究
• 4.1.1 产品经验管理模型
• 4.1.2 产品经验管理的功能
• 4.2 合理化设计的设计数据管理
• 4.2.1 物理模型包含数据的类型及存储方式
• 4.2.2 基于物理模型合理化设计的数据管理模型
• 4.3 合理化设计的版本管理
• 4.3.1 PDM中的版本管理
• 4.3.2 基于物理模型合理化设计中的版本管理方式
• 4.4 本章小结
• 第5章 合理化设计数据管理系统的实现
• 5.1 合理化设计数据管理系统的体系结构
• 5.2 设计信息的捕获
• 5.2.1 产品定义信息的捕获
• 5.2.2 零部件几何参数和约束信息的捕获
• 5.2.3 设计经验的捕获
• 5.3 设计信息的组织
• 5.3.1 产品装配结构的建立
• 5.3.2 利用数据库组织设计信息
• 5.4 课题开发工具及环境
• 5.5 本章小结
• 第6章 原型系统在工程中的应用
• 6.1 初始参数信息确定
• 6.2 初始几何建模
• 6.3 装配层次及关系的获取
• 6.4 零部件的分解和设计
• 6.4.1 减速箱的分解
• 6.4.2 轴系的设计
• 6.5 装配替换
• 6.6 设计经验管理
• 6.7 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 附录 程序开发中常用的PRO/TOOLKIT对象及函数
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢